液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書

1、1液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)基本要求基本要求1、了解液晶的特性和基本工作原理；2、掌握一些特性的常用測(cè)試方法；3、了解液晶的應(yīng)用和局限。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理：液晶是介于液體與晶體之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。一般的液體內(nèi)部分子排列是無(wú)序的，而液晶既具有液體的流動(dòng)性，其分子又按一定規(guī)律有序排列，使它呈現(xiàn)晶體的各向異性。當(dāng)光通過(guò)液晶時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偏振面旋轉(zhuǎn)，雙折射等效應(yīng)。液晶分子的形狀如同火柴一樣，為棍狀。棍的長(zhǎng)度在十幾埃，直徑為4～6埃，液晶層厚度一

2、般為58微米。列方式和天然膽甾(音同淄)相液晶的主要區(qū)別是：扭曲向列的扭曲角是人為可控的，且“螺距”與兩個(gè)基片的間距和扭曲角有關(guān)。而天然膽甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人為控制。扭曲向列排列的液晶對(duì)入射光會(huì)有一個(gè)重要的作用，他會(huì)使入射的線偏振光的偏振方向順著分子的扭曲方向旋轉(zhuǎn)，類似于物質(zhì)的旋光效應(yīng)。在一般條件下旋轉(zhuǎn)的角度(扭曲角)等于兩基片之間的取向夾角。由于液晶分子的結(jié)構(gòu)特性其極化率和電導(dǎo)率等都具有各向異性的特點(diǎn)，當(dāng)大量液晶分子有

3、規(guī)律的排列時(shí)其總體的電學(xué)和光學(xué)特性如介電常數(shù)、折射率也將呈現(xiàn)出各向異性的特點(diǎn)。如果我們對(duì)液晶物質(zhì)施加電場(chǎng)，就可能改變分子排列的規(guī)律。從而使液晶材料的光學(xué)特性發(fā)生改變，1963年有人發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。這就是液晶的的電光效應(yīng)。為了對(duì)液晶施加電場(chǎng)，我們?cè)趦蓚€(gè)玻璃基片的內(nèi)側(cè)鍍了一層透明電極。我們將這個(gè)由基片電極、取向膜、液晶和密封結(jié)構(gòu)組成的結(jié)構(gòu)叫做液晶盒。當(dāng)我們?cè)谝壕Ш械膬蓚€(gè)電極之間加上一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)我們來(lái)看一下液晶分子會(huì)發(fā)生什么變化。根據(jù)液晶

4、分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。我們假定液晶分子沒(méi)有固定的電極。但可被外電場(chǎng)極化形成一種感生電極矩。這個(gè)感生電極矩也會(huì)有一個(gè)自己的方向，當(dāng)這個(gè)方向以外電場(chǎng)的方向不同時(shí)，外電場(chǎng)就會(huì)使液晶分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直到各種互相作用力達(dá)到平衡。液晶分子在外電場(chǎng)作用下的變化，也將引起液晶合中液晶分子的總體排列規(guī)律發(fā)生變化。當(dāng)外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，兩電極之間的液晶分子將會(huì)變成如圖2中的排列形式。本實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)一些基本的觀察和研究，對(duì)液晶材料的光學(xué)性質(zhì)及物理結(jié)構(gòu)有一個(gè)基本了解。并利

5、用現(xiàn)有的物理知識(shí)進(jìn)入初步的分析和解釋。圖1圖2這時(shí)，液晶分子對(duì)偏振光的旋光作用將會(huì)減弱或消失。通過(guò)檢偏器，我們可以清晰地觀察到偏振態(tài)的變化。大多數(shù)液晶器件都是這樣工作的。3圖5液晶電光效應(yīng)關(guān)系圖以上的分析只是對(duì)液晶盒在“開(kāi)關(guān)”兩種極端狀態(tài)下的情況作了一些初步的分析。而對(duì)于這兩個(gè)狀態(tài)之間的中間狀態(tài)。我們還沒(méi)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，其實(shí)在這個(gè)中間狀態(tài)，有著極其豐富多彩的光學(xué)現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)中我們將會(huì)一一觀察和分析。液晶對(duì)變化的外界電場(chǎng)的響應(yīng)速度是液晶